PENGUKURAN KESETIMBANGAN UAP-CAIR ISOTHERMAL SISTEM BINER ETHANOL + GLISEROL DAN ISOPROPANOL + GLISEROL PADA TEKANAN RENDAH Masita Fardini Akbarina 2308100041 Rika Mariani Ruslim 2308100164 Pembimbing : Ir. WINARSIH Prof. Dr. Ir. GEDE WIBAWA, M.Eng Laboratorium Thermodinamika Teknik Kimia FTI-ITS 2012
OUTLINE PRESENTASI
Kesimpulan Hasil Tujuan Penelitian Latar Belakang
LATAR BELAKANG
Produksi Biodiesel (Transesterifikasi)
Biodiesel + alcohol (methanol/ethanol/isopropanol/ propanol) + glycerol
Optimasi Proses Pemisahan
Data Kesetimbangan Uap-Cair
PENULIS
SISTEM
KONDISI OPERASI TINJAUAN PUSTAKA
HASIL YANG DIDAPATKAN
Oliviera, et al (2009)
Water + Glycerol Alcohol + Glycerol
T = 350 – 450 K
Data kesetimbangan uap-cair sistem biner untuk 5 alkohol (metanolpentanol) dengan gliserol dg CPA EoS
Kuramochi, et al (2009)
• Methanol + Biodiesel • Methanol + Glycerol
T = 100˚C and 20˚C Memprediksi dengan UNIFAC untuk sistem Metanol+Biodiesel dan Metanol+Gliserol
Shimoyama, et al (2009)
• Methanol + T = 493 – 573 K Glycerol P= • Ethanol + Glycerol 3.03 – 11.02 MPa (methanol+glycerol) 2.27 – 8.87 MPa (ethanol+glycerol)
Data kesetimbangan dengan model persamaan PRASOG
PENULIS
SISTEM
KONDISI OPERASI
TINJAUAN PUSTAKA • Methanol + Water =
Soujanya, et al (2009)
Methanol + Water Water+ Glycerol Methanol + Glycerol
Coelhe, et al (2011)
• Ethanol + Glycerol • Water + Glycerol • Ethanol + Etyl Stearate •Ethanol + Etyl Palmitate
Atmospheric pressure (95.3kPa) dan sub-atmospheric (15.19, 29.38, 42.66, 56.03, 67.38 kPa) • Water + Glycerol = (14.19, 29.38, 41.54, 54.72, 63.84, 95.3 kPa) •Methanol+Glycerol= 32.02 dan 45.3 kPa P = 14 – 96 kPa
HASIL YANG DIDAPATKAN Data kesetimbangan uap cair dengan pendekatan Wilson
Untuk sistem water + gliserol menghasilkan deviasi positive sedangkan untuk sistem etanol + gliserol dan etanol + etil ester menghasilkan deviasi negatif.
TUJUAN PENELITIAN
Mendapatkan data kesetimbangan uap-cair untuk sistem ethanol-gliserol dan isopropanol+gliserol
Mengkorelasikan data hasil eksperimen dengan permodelan Wilson, NRTL, dan UNIQUAC
MATERIAL & VARIABEL MATERIAL : Chemicals
Sources
Purity
Ethanol (p.a)
Merck
≥ 99.5 mass%
Isopropanol (p.a)
Merck
> 99 mass%
Glycerol (p.a)
Merck
> 99 mass%
VARIABEL:
• Ethanol + Glycerol pada 323.15 K, 333.15 K, dan 343.15 K • Isopropanol + Glycerol pada 333.15 K, 343.15 K, dan 353.15 K
PERALATAN EKSPERIMEN Keterangan : A = Kondensor B = Equilibrium cell C = Heater D = Pressure gauge E = Valve F = Pompa Vakum G = Themperature controller
P I-1 D
E
A
B
C G
T
F
HASIL EKSPERIMEN • Validasi
Tekanan Uap Ethanol Murni vs Wagner Equation
Tekanan Uap Campuran Methanol(1)Water(2) vs Published Data
HASIL EKSPERIMEN • Hasil Eksperiment Tekanan Uap Sistem Biner Pada Berbagai Kompisisi dan Suhu
Ethanol(1) – Gliserol(2)
x1 = ethanol / isopropanol
Isopropanol(1) – Gliserol(2)
HASIL EKSPERIMEN • Perbandingan Tekanan Uap Sistem Ethanol(1)-Gliserol(2) dan Isopropanol(1)+Gliserol(2)
x1 = ethanol / isopropanol
VAPOR PRESSURE Uap fˆiV fˆi L T, P, y sat yiˆi P xi i P i dimana, ˆi 1 Cair sat T, P, x sehingga, ∑ y P∑ P x i i i i sat sat P x1 1P1 x2 2 P 2 sat atau i 1 Jika sistem mengikuti Hukum Raoult, maka : y P P x i i i i
i
sehingga,
P x1 P1 x2 P 2
Untuk larutan non-ideal
sat
sat
i 1
Sehingga digunakan permodelan Wilson, NRTL dan UNIQUAC untuk menentukan nilai
HASIL EKSPERIMEN • Perhitungan Parameter Model Ethanol(1)+Glycerol(2) Model
Isopropanol(1)+Glycerol(2) Aij
Aji
α
Model
AAD
Aij
Aji
α
(%)
(%) T = 323,15K
Wilson
0,611
0,4048
2,13
NRTL
448
417,53
-32,596
1,37
UNIQUAC
-214,46
11,413
1,95
0,52
1,02
2,26
Wilson
0,5827
0,8024
2,30
NRTL
169,949
188,099
2,31
NRTL
242,2
256,4
UNIQUAC
-186,33
-18,18
2,03
UNIQUAC
-136,46
17,97
3,03
Wilson
0,5917
1,7156
2,78
Wilson
2,5296
0
2,74
NRTL
-47,86
-64,879
2,58
NRTL
1401
-491
UNIQUAC
-0,489
6,9606
2,51
UNIQUAC
96,237
85,755
Wilson
0,5032
0,7322
NRTL
212,641
359,645
-263,4
Wilson
UNIQUAC T = 333,15K
T = 343,15K
AAD
2,23 0,21
0,148
0,5
T = 323,15K
T = 333,15K
T = 343,15K
1,56 0,5
0,49
0,49
1,98
2,49
4,91 2,91
Parameter: Wilson Aij = Ʌ12 , Aji = Ʌ21 (dimensionless), NRTL Aij = b12 , Aji = b21 (cal/mol), α (dimensionless), UNIQUAC Aij = Δu12 , Aji = Δu21 (cal/mol)
HASIL EKSPERIMEN • Perbandingan Hasil Eksperimen dengan Permodelan Wilson, NRTL, dan UNIQUAC
Ethanol(1) – Gliserol(2)
x1 = ethanol / isopropanol
Isopropanol(1) – Gliserol(2)
HASIL EKSPERIMEN Hasil Eksperimen Sistem Ethanol(1)Glycerol(2) vs UNIQUAC Model and Raoults Law
x1 = ethanol / isopropanol
Hasil Eksperimen Sistem Ethanol(1)Glycerol(2) vs Wilson Model and Raoults Law
KESIMPULAN Telah berhasil didapatkan data kesetimbangan uap cair sistem ethanol+glycerol pada 323.15, 333.15, & 343.15 K dan sistem isopropanol+glycerol pada 333.15, 343.15, & 353.15 K Telah dilakukan validasi alat dan menghasilkan nilai AAD untuk ethnaol murni sebesar 0,7% (dibandingkan dengan Wagner eq.) dan nilai AAD untuk campuran methanol-air sebesar 0,8% (dibandingkan dengan literatur) Ethanol lebih mudah dipisahkan dari gliserol pada komposisi 60%-90% fraksi mol sedangkan isopropanol lebih mudah dipisahkan dari gliserol pada komposisi 10%-50% fraksi mol (pada suhu 333,15K dan 343,15K) Sistem ethanol(1) – gliserol(2) mendekati larutan ideal, sedangkan sistem isopropanol(1) – gliserol(2) merupakan larutan non ideal Nilai AAD untuk sistem ethanol (1)-gliserol (2) dan sistem isopropanol(1)-gliserol(2) Pada semua variabel suhu dibawah 10%
TERIMA KASIH. .
